Enzymaktivitet tegnet mod pH

Enzymer er biologiske katalysatorer. Det vil sige, de er proteiner produceret i levende organismer, som hjælper kemiske reaktioner sammen. Uden enzymer ville de kemiske reaktioner i din krop ikke gå hurtigt nok til at holde dig i live. Hvert enzym har optimale driftsforhold - det miljø, der giver dem mulighed for at arbejde med maksimal effektivitet. En af de vigtigste miljøparametre, der påvirker enzymaktiviteten, er pH, hvor hvert enzym har en unik optimal værdi.

Aktiveringsenergi

Enzymer virker ved at sænke aktiveringsenergien af ​​en kemisk reaktion. Du kan tænke på en kemisk reaktion som noget som at sætte en bønnepose i en spand, bortset fra at der er en 10 fods væg mellem bønnesækken og spanden. Du kan klatre over væggen og sætte bønnebagen i spanden, men hvis du havde hjælp af et enzym, ville væggen kun være 2 meter høj i stedet for 10 eller 100 eller 1000. Det endelige resultat er det samme, uanset hvor højt væggen er, men du vil være i stand til at sætte meget flere bønner i bukser, hvis væggen er lav. Det samme med enzymer: det endelige kemiske produkt er det samme med eller uden et enzym, men mange flere reaktioner vil ske, hvis enzymet er der.

pH

Vi tænker på pH som et mål af surhedsgrad, som det er. Eddike er lidt sur, så den har en pH på ca. 4, mens bagepulver er grundlæggende og har en pH på ca. 8. En neutral opløsning - hverken sur eller basisk - har en pH på 7.

På molekylært niveau kan pH dog være lidt anderledes. En lav pH betyder, at der er en masse ekstra protoner i en opløsning, mens en høj pH betyder, at der er mange hydroxidioner - ilt og hydrogen sammen. Ved lav pH vil de positive ladninger af protonerne i opløsningen tiltrækkes til regioner med negativ ladning, og de vil låse på. Ved høj pH vil OH-ionerne, som er negative, søge positiv ladning og lås på.

Enzymer

Enzymer er komplicerede proteiner, der bringer komponentatomer eller molekyler sammen på den rigtige måde at sænke aktiveringsenergien. De kan gøre det på grund af hvordan de er formet. Formen af ​​et protein afhænger dels af elektrostatisk attraktion mellem dens forskellige dele. For eksempel har nogle dele en lidt negativ ladning, og nogle er lidt positive, så de proteinområder er bøjet mod hinanden.

I opløsninger med lav pH forbinder de ekstra positive ladninger med negative proteineregioner . I høje pH-opløsninger låses de ekstra negative ladninger til et proteins positive områder. Når de låses på, elimineres den elektrostatiske attraktion og proteinet ændrer form. Fordi et enzyms aktivitet afhænger af dets form, vil det bremse og derefter til sidst stoppe med at arbejde, når pH-værdien bliver for lav eller for høj.

Enzymaktivitet vs pH

Forskellige enzymer virker i regioner med særskilt pH. Mavenzymer virker f.eks. Bedst ved en lav pH på ca. 2. Men uanset den specifikke værdi af pH, hvor et enzym virker bedst, er enzymaktiviteten lav ved laveste pH og øges til et maksimum ved den optimale værdi af pH. Reaktionshastigheden falder derefter, når pH stiger. Inden for et snævert område omkring det optimale kan enzymet genvinde sin aktivitet, hvis pH-værdien returneres til optimal. Men uden for dette område vil formen på enzymet blive så forvrænget, at det ikke kan vende tilbage til det normale